CN1313777C - 控制空气调节系统的操作的方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制空气调节系统的操作的方法，包括起动操作步骤，操作空气调节系统直到压缩机的频率达到预置目标频率；系统稳定步骤，当压缩机的频率达到预置目标频率之后稳定系统的操作；以及以按照固定级操作系统的常规操作步骤。系统稳定步骤包括：第一步骤，调整膨胀器的开度以增加压缩机出口处的致冷剂的过热程度，并将冷凝器的相对于时间的温度变化速率与预置温度变化速率相比较；及第二步骤，如冷凝器的相对于时间的温度变化速率低于预置温度变化速率，将压缩机出口处的致冷剂的过热程度与压缩机出口处的致冷剂的预置过热程度相比较，而如压缩机出口处的致冷剂的过热程度高于压缩机出口处的致冷剂的预置过热程度，将膨胀器的开度打开到预置状态。

Description

控制空气调节系统的操作的方法
本申请要求2003年8月1日申请的韩国申请No.P2003-0053464的优先权，这里引用其内容可供参考。
技术领域
本发明涉及控制空气调节系统的操作的方法，尤其是涉及这样一种控制空气调节系统的操作的方法，其中空气调节系统可以在起动之后迅速稳定进入常规操作。
背景技术
通常，空调器在为了特定用途的区域，如为了冷却或加热室内空间的诸如居住间、餐厅、图书馆或办公室里，利用压缩机和热交换器以及其中流通的循环致冷剂来调节空气的温度、湿度、气流、清洁度等等。
下面将描述相关现有技术中的变换器式(inverter)空调器以及控制该空调器的操作的方法并讨论其相关问题。
现有技术中的变换器式空调器配备有压缩机，用做冷凝器的室外热交换器，用做蒸发器的室内热交换器，在室外热交换器和室内热交换器之间的膨胀器，连接于各部件之间的管线，以及微处理器(未表示)，参照预置的室内冷却温度、室外温度和室内温度进行变换器式空调器的制冷循环。
膨胀器可以是毛细管、电子热膨胀阀(TXV)或线性膨胀阀(LEV)。在变换器式空调器的情况下，由于工作频率从低频范围变化到高频范围，因此主要利用了LEV而不是毛细管，毛细管在致冷剂流速的控制范围上有限制。
下面将描述现有技术中的用于控制变换器式空调器的操作的方法。
现有技术中的用于控制变换器式空调器的操作的方法具有以下步骤：当压缩机的工作频率从基本上0Hz增加到预置目标频率时操作空调器的起动操作步骤，当完成起动操作步骤即压缩机达到目标频率而保持目标频率时操作变换器式空调器的常规操作步骤。
在起动操作步骤中，在LEV开通到预置部分的状态下LEV使通过冷凝器的致冷剂膨胀。
当压缩机达到目标频率时，需要变换器式空调器进入常规操作步骤。但是，当压缩机达到目标频率时，压缩机出口处的致冷剂的过热程度(degree ofsuperheat)不足以冷却室内。压缩机出口处的致冷剂的过热程度表示从压缩机排放出的致冷剂的温度减去冷凝器的管线温度得到的值。
为了将压缩机出口处的致冷剂的过热程度提高到一个适当的水平，在一定的预置时间段内使LEV较小地打开。但是，在过程中，压缩机出口处的致冷剂的过热程度可能变得过度，即过调。
因此，相关现有技术中的用于控制变换器式空调器的操作的方法具有以下问题。
如果压缩机出口处的致冷剂的过热程度过高，则系统变得不稳定，而为了需要一段时间将系统重新稳定，则会消耗更多的功率。
为了克服这种问题，需要开发一种控制变换器式空调器的操作的方法，当压缩机的频率达到目标频率时，该方法能避免在变换器式空调器通过起动操作步骤进入常规操作步骤的过程中发生的系统不稳定。
发明内容
所以，本发明旨在一种控制空气调节系统操作的方法，该方法能基本上排除由于现有技术的局限和缺陷而造成的一个或多个问题。
本发明的一个目的在于提供一种控制空气调节系统操作的方法，它能提高空气调节系统的工作效率。
下面将阐述本发明的其他特征和优点，并且通过下面的解释或通过实践本发明，本领域普通技术人员将明白这些。通过书面的说明书以及权利要求和附图中具体指出的结构，可以实现并获得本发明的目标以及其他优点。
为了实现这些目标和其他优点并根据具体化和宽泛表述的本发明的目的，控制空气调节系统操作的方法包括：起动操作步骤，其中操作空气调节系统直到压缩机的频率达到预置目标频率；系统稳定步骤，其中当压缩机的频率达到预置目标频率后进行稳定系统的操作，其中所述系统稳定步骤包括第一步骤，用于调整膨胀器的开度以增加压缩机出口处的致冷剂的过热程度并将冷凝器的相对于时间的温度变化速率与预置温度变化速率相比较；以及以按照固定级操作系统的常规操作步骤。
该系统稳定步骤还包括：第二步骤，用于如果冷凝器的相对于时间温度变化速率低于预置温度变化速率，则将压缩机出口处的致冷剂的过热程度与压缩机出口处的致冷剂的预置过热程度相比较，而如果压缩机出口处的致冷剂的过热程度大于压缩机出口处的致冷剂的预置过热程度，则将膨胀器的开度打开到预置状态。
第二步骤还包括以下步骤：基于对压缩机出口处的致冷剂的过热程度与预置过热程度的比较，如果压缩机出口处的致冷剂的过热程度低于压缩机出口处的致冷剂的预置过热程度，则测量压缩机出口处的的相对于时间的温度变化速率，而如果压缩机出口处的的相对于时间的温度变化速率低于预置温度变化速率，则将膨胀器的开度打开到预置状态，确定稳定系统所需经过的足够的时间段。
在管线通过冷凝器的部分测量冷凝器的温度，在通过前和通过后的部分上温度是常数。
在冷凝器入口侧的部分管线上测量冷凝器的温度。
在冷凝器出口侧的部分管线上测量冷凝器的温度。
常规操作步骤包括将膨胀器的开度保持在预置状态以按照固定级(level)操作系统的步骤。
对膨胀器开度的调整是通过调整电子线性膨胀阀的开度来实现的。
系统稳定步骤包括第一步骤，用于调整膨胀器的开度以增加压缩机出口处的致冷剂的过热程度并将冷凝器的相对于时间的温度变化速率与预置温度变化速率相比较，如果冷凝器的相对于时间的温度变化速率低于预置温度变化速率，则将膨胀器的开度打开到第一状态；和第二步骤，用于在第一步骤后，基于对压缩机出口处的致冷剂的过热程度与压缩机出口处的致冷剂的预置过热程度的比较，如果压缩机出口处的致冷剂的过热程度大于压缩机出口处的致冷剂的预置过热程度，则将膨胀器的开度打开到第二状态。
可以理解本发明的上述说明和下面的详细描述都是示范性和解释性的，并意在提供对权利要求限定的本发明的进一步解释。
附图说明
同样提供对本发明的进一步理解并且结合并构成了本申请的一部分的附图示意了本发明的实施例并且和说明书一起用来解释本发明的原理。在附图中：
图1示意地表示了根据本发明优选实施例控制的空气调节系统的框图；
图2表示为表示了根据本发明优选实施例控制空气调节系统的操作的方法的步骤的流程图；
图3表示为表示了根据本发明另一优选实施例控制空气调节系统的操作的方法的步骤的流程图；
图4A和4B为曲线图，分别表示了根据现有技术的控制空气调节系统的操作的方法和根据本发明优选实施例的控制空气调节系统的操作的方法得到的系统操作结果。
具体实施方式
下面将参照附图中所示的实例来详细描述本发明的优选实施例。在描述实施例中，同样的部件将具有同样的名称和附图标记，并且关于它们的重复的描述将省略。
为了更好地理解本发明，首先将说明空气调节系统的功能。空气调节系统冷却或加热室内，例如居住间、办公室和餐厅。在冷却期间，空气调节系统将具有从室内吸收的热量的低压致冷剂压缩成高压致冷剂，并将热量排放到外部空气中。与之相反，在加热期间，颠倒上述过程。图1示意地表示了根据本发明优选实施例控制的空气调节系统的框图。
参照图1，作为变换器式空气调节系统的空气调节系统包括：压缩机1，吸取致冷剂并将致冷剂压缩成高温高压致冷剂并排放该高温高压致冷剂；冷凝器2，冷凝该高温高压致冷剂以将热量排放到空气调节系统外部；膨胀器3，将来自冷凝器的致冷剂膨胀成低压低温致冷剂；以及从空气调节系统外部吸收热量并蒸发致冷剂的蒸发器4。
此外，空气调节系统还包括在压缩机1侧上的第一温度传感器1a和在冷凝器2侧上的第二温度传感器2a。
尽管图1中未表示，但本发明操作的空气调节系统还包括微处理器(未表示)，用于参照第一温度传感器1a和第二温度传感器2a所测得的温度来控制整个系统。
如上所述，第一温度传感器1a测量在压缩机侧上的温度，而且优选地测量里面流动着来自压缩机的致冷剂的管线的温度。
安置第二温度传感器2a以测量冷凝器的温度。更详细地说，在测量冷凝器2的温度时，测量穿过冷凝器的部分管线的温度，穿过之前和之后的温度是恒定的。或者，在测量冷凝器2的温度时，可以测量在冷凝器入口或出口的管线温度。
同时，最好膨胀器3是LEV。
下面将参照前述关于空气调节系统的说明和附图描述根据本发明优选实施例的控制空气调节系统的操作的方法。
参照图1和2，根据本发明优选实施例的控制空气调节系统的操作的方法包括：执行空气调节系统起动操作的步骤(S10)、执行空气调节系统稳定操作的步骤(S20)、以及执行常规操作的步骤(S30)，在该操作(S30)中空气调节系统维持在预置水平。下面将详细描述这些步骤。
起动操作步骤是初始操作步骤，其中当开动空气调节系统通电时，操作系统直到压缩机1的工作频率达到依据室内温度、室外温度等条件所确定的压缩机的目标温度。
当压缩机的工作频率达到目标频率时，压缩机的操作维持在目标频率的水平，当压缩机和冷凝器的温度在致冷剂没有达到足以冷却室温的过热程度的状态时保持上升。
当起动操作步骤完成后，开始系统稳定步骤S20，该步骤包括第一步骤和第二步骤。
在第一步骤S21中，调整膨胀器的开度以增加压缩机出口处的致冷剂的过热程度，并将冷凝器的相对于时间的温度变化速率与预置温度变化速率相比较。
因此，在本发明中，为了将压缩机出口处的致冷剂的过热程度增加至一定水平，调整膨胀器3的开度。更详细地说，通过缩小膨胀器的开度，压缩机出口处的致冷剂的过热程度增加了。这是因为如果膨胀器的开度缩小到小于起动操作步骤时的开度，则压缩机出口处的致冷剂的过热程度增加，第一步骤可以用下列方程式来表达。
Δ T cond Δt ≤ α
其中，ΔTcond表示冷凝器的温度变化速率，Δt表示时间段，而α是表示冷凝器的预置温度变化速率的常数。
同时，图2中的第一步骤包括将冷凝器的温度变化速率与预置温度变化速率相比较的步骤，尽管未表示，但第一步骤可以包括将冷凝器的温度与预置温度相比较的步骤。
在第二步骤S22中，如果冷凝器2的相对于时间的温度变化速率低于预置温度变化速率，则将压缩机出口处的致冷剂的过热程度与压缩机出口处致冷剂的预置过热程度相比较，并且如果压缩机出口处的致冷剂的过热程度高于压缩机出口处的致冷剂的预置过热程度，则使膨胀器3的开度打开到预置状态，确定稳定系统所需经过的足够的时间段，该步骤可以用下列方程式来表达。
ΔTsh≥βΔTtarget，
 其中，ΔTsh表示压缩机出口处的致冷剂的当前过热程度，Ttarget表示压缩机出口处的致冷剂的目标过热程度，而β是表示压缩机出口处的致冷剂的当前过热程度与压缩机出口处的致冷剂的目标过热程度的比率的常数。
上述第二步骤是当β＝1时的情况，它会随着操作状态而变化。
同时，第一步骤可以是主要系统稳定步骤，因为如果冷凝器的温度变化速率低于预置温度变化速率，则系统稳定下来。
优选地，第二步骤S22还包括步骤S23：基于压缩机出口处的致冷剂的过热程度与预置过热程度的比较，如果压缩机出口处的致冷剂的过热程度低于压缩机出口处的致冷剂的预置过热程度，则测量压缩机出口的相对于时间的温度变化速率，并且如果压缩机出口的相对于时间的温度变化速率低于预置温度变化速率，则将膨胀器的开度打开到预置状态，确定稳定系统所需经过的足够的时间段。步骤S23可以用下面的方程式来表达。
ΔT disch arg e Δt ≤ γ
 其中，ΔTdischarge表示压缩机出口处的温度变化速率，Δt表示时间段，而γ是表示压缩机出口处的预置温度变化速率的常数。
在测量冷凝器2的温度时，测量通过冷凝器的部分管线的温度，通过之前和之后的温度是恒定的。
在常规操作步骤S30中，膨胀器的开度保持在预置状态，并且以按照固定级操作该系统。
现在，将参照图3描述系统稳定步骤的另一实施例。
参照图3，系统稳定步骤S200包括：第一步骤S210，用于调整膨胀器3的开度以增加压缩机出口处的致冷剂的过热程度并将冷凝器2的相对于时间的温度变化速率与预置温度变化速率相比较，如果冷凝器2的相对于时间的温度变化速率低于预置温度变化速率，则将膨胀器的开度打开到预置状态；和第二步骤S220，用于在第一步骤后，将压缩机出口处的致冷剂的过热程度与压缩机出口处致冷剂的预置过热程度相比较，如果压缩机出口处的致冷剂的过热程度高于压缩机出口处的致冷剂的预置过热程度，则确定稳定系统所需经过的足够的时间，并将膨胀器3的开度打开到预置状态。
优选地，第二步骤S220还包括步骤S230：基于压缩机出口处的致冷剂的过热程度与预置过热程度的比较，如果压缩机出口处的致冷剂的过热程度低于压缩机出口处的致冷剂的预置过热程度，则测量压缩机出口的相对于时间的温度变化速率，并且如果压缩机出口的相对于时间的温度变化速率低于预置温度变化速率，则将膨胀器的开度打开到预置状态，确定稳定系统所需经过的足够的时间段，图2中表示了步骤S230。
图4A和4B为曲线图，分别表示了根据现有技术的控制空气调节系统的操作的方法和根据本发明优选实施例的控制空气调节系统的操作的方法得到的系统操作结果，其中如图4A所示，能注意到在现有技术中系统是不稳定的，在完成初始起动操作后导致了压缩机1排放温度的过调，并花费了很长一段时间来稳定系统。
但是，如图4B所示，能注意到本发明避免了排放温度的过调从而改善了系统的稳定性，由此缩短了稳定系统所需的时间段。
如上所述，本发明的控制空气调节系统的操作的方法具有下列优点。
首先，缩短了在初始起动操作之后进入常规操作所需要的时间段。
其次，避免了空气调节系统在常规操作之前的过度过调，从而提高了操作有效性。
第三，缩短了进入常规操作的时间段，避免了过调并减少了功率消耗。
很明显，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本发明可以作出多种改动和变化。因此，本发明意欲覆盖符合所附的权利要求及其等价物的范围而提供的本发明的改动和变化。

Claims (14)

1.一种控制空气调节系统的操作的方法，包括：
起动操作步骤，操作空气调节系统直到压缩机的频率达到预置目标频率；
系统稳定步骤，当压缩机的频率达到预置目标频率之后稳定系统的操作，其中所述系统稳定步骤包括第一步骤，用于调整膨胀器的开度以增加压缩机出口处的致冷剂的过热程度，并将冷凝器的相对于时间的温度变化速率与预置温度变化速率相比较；以及
按照固定级操作系统的常规操作步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中系统稳定步骤还包括：
第二步骤，用于如果冷凝器的相对于时间的温度变化速率低于预置温度变化速率，则将压缩机出口处的致冷剂的过热程度与压缩机出口处的致冷剂的预置过热程度相比较，而如果压缩机出口处的致冷剂的过热程度高于压缩机出口处的致冷剂的预置过热程度，则将膨胀器的开度打开到预置状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其中第二步骤还包括以下步骤：
基于对压缩机出口处的致冷剂的过热程度与预置过热程度的比较，如果压缩机出口处的致冷剂的过热程度低于压缩机出口处的致冷剂的预置过热程度，则测量压缩机出口处的的相对于时间的温度变化速率，并且
如果压缩机出口处的的相对于时间的温度变化速率低于预置温度变化速率，则将膨胀器的开度打开到预置状态，确定稳定系统所需经过的足够的时间段。
4.根据权利要求2所述的方法，其中在穿过冷凝器的部分管线上测量冷凝器的温度，穿过之前和之后的部分的温度为恒定的。
5.根据权利要求2所述的方法，其中在冷凝器入口侧的部分管线上测量冷凝器的温度。
6.根据权利要求2所述的方法，其中在冷凝器出口侧的部分管线上测量冷凝器的温度。
7.根据权利要求3所述的方法，其中在部分管线上测量压缩机的温度，该管线内流动着从压缩机排放出来的致冷剂。
8.根据权利要求1所述的方法，
其中所述第一步骤还包括步骤：如果冷凝器的相对于时间的温度变化速率低于预置温度变化速率，则将膨胀器的开度打开到第一状态；以及
其中所述系统稳定步骤还包括第二步骤，用于在第一步骤后，基于对压缩机出口处的致冷剂的过热程度与压缩机出口处的致冷剂的预置过热程度的比较，如果压缩机出口处的致冷剂的过热程度高于压缩机出口处的致冷剂的预置过热程度，则将膨胀器的开度打开到第二状态。
9.根据权利要求8所述的方法，其中第二步骤还包括以下步骤：
基于对压缩机出口处的致冷剂的过热程度与预置过热程度的比较，如果压缩机出口处的致冷剂的过热程度低于压缩机出口处的致冷剂的预置过热程度，则测量压缩机出口处的的相对于时间的温度变化速率，并且
如果压缩机出口处的的相对于时间的温度变化速率低于预置温度变化速率，则将膨胀器的开度打开到预置状态，确定稳定系统所需经过的足够的时间段。
10.根据权利要求8所述的方法，其中在穿过冷凝器的部分管线上测量冷凝器的温度，穿过之前和之后的部分的温度是恒定的。
11.根据权利要求8所述的方法，其中在冷凝器入口侧的部分管线上测量冷凝器的温度。
12.根据权利要求8所述的方法，其中在冷凝器出口侧的部分管线上测量冷凝器的温度。
13.根据权利要求1所述的方法，其中常规操作步骤包括将膨胀器的开度保持在预置状态以按照固定级操作系统的步骤。
14.根据权利要求1所述的方法，其中对膨胀器开度的调整是通过调整电子线性膨胀阀的开度来实现的。
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